Betriebssystem - Dateisystem

Datei

Eine Datei ist eine benannte Sammlung verwandter Informationen, die auf einem Sekundärspeicher wie Magnetplatten, Magnetbändern und optischen Platten aufgezeichnet werden. Im Allgemeinen ist eine Datei eine Folge von Bits, Bytes, Zeilen oder Datensätzen, deren Bedeutung vom Ersteller und Benutzer der Datei definiert wird.

Dateistruktur

Eine Dateistruktur sollte einem erforderlichen Format entsprechen, das das Betriebssystem verstehen kann.

Eine Datei hat je nach Typ eine bestimmte definierte Struktur.
Eine Textdatei ist eine Folge von Zeichen, die in Zeilen angeordnet sind.
Eine Quelldatei ist eine Folge von Prozeduren und Funktionen.
Eine Objektdatei ist eine Folge von Bytes, die in Blöcken organisiert sind, die für die Maschine verständlich sind.
Wenn das Betriebssystem unterschiedliche Dateistrukturen definiert, enthält es auch den Code zur Unterstützung dieser Dateistruktur. Unix, MS-DOS unterstützt die Mindestanzahl an Dateistrukturen.

Dateityp

Der Dateityp bezieht sich auf die Fähigkeit des Betriebssystems, verschiedene Dateitypen wie Textdateien, Quelldateien und Binärdateien usw. zu unterscheiden. Viele Betriebssysteme unterstützen viele Dateitypen. Betriebssysteme wie MS-DOS und UNIX verfügen über die folgenden Dateitypen:

Gewöhnliche Dateien

Dies sind die Dateien, die Benutzerinformationen enthalten.
Diese können Text, Datenbanken oder ausführbare Programme enthalten.
Der Benutzer kann verschiedene Vorgänge auf solche Dateien anwenden, z. B. das Hinzufügen, Ändern, Löschen oder sogar Entfernen der gesamten Datei.

Verzeichnisdateien

Diese Dateien enthalten eine Liste der Dateinamen und andere Informationen zu diesen Dateien.

Spezielle Dateien

Diese Dateien werden auch als Gerätedateien bezeichnet.
Diese Dateien repräsentieren physische Geräte wie Festplatten, Terminals, Drucker, Netzwerke, Bandlaufwerke usw.

Es gibt zwei Arten von Dateien:

Character special files - Daten werden wie bei Terminals oder Druckern zeichenweise behandelt.
Block special files - Daten werden wie bei Festplatten und Bändern in Blöcken behandelt.

Dateizugriffsmechanismen

Der Dateizugriffsmechanismus bezieht sich auf die Art und Weise, wie auf die Datensätze einer Datei zugegriffen werden kann. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, auf Dateien zuzugreifen -

Sequentieller Zugriff
Direkter / wahlfreier Zugriff
Indizierter sequentieller Zugriff

Sequentieller Zugriff

Ein sequentieller Zugriff ist derjenige, bei dem auf die Datensätze in einer bestimmten Reihenfolge zugegriffen wird, dh die Informationen in der Datei werden nacheinander verarbeitet, ein Datensatz nach dem anderen. Diese Zugriffsmethode ist die primitivste. Beispiel: Compiler greifen normalerweise auf diese Weise auf Dateien zu.

Direkter / wahlfreier Zugriff

Die Organisation von Dateien mit wahlfreiem Zugriff bietet direkten Zugriff auf die Datensätze.
Jeder Datensatz hat eine eigene Adresse in der Datei, mit deren Hilfe direkt auf ihn zum Lesen oder Schreiben zugegriffen werden kann.
Die Datensätze müssen sich nicht in einer beliebigen Reihenfolge innerhalb der Datei befinden und dürfen sich nicht an benachbarten Stellen auf dem Speichermedium befinden.

Indizierter sequentieller Zugriff

Dieser Mechanismus basiert auf sequentiellem Zugriff.
Für jede Datei wird ein Index erstellt, der Zeiger auf verschiedene Blöcke enthält.
Der Index wird nacheinander durchsucht und sein Zeiger wird verwendet, um direkt auf die Datei zuzugreifen.

Platzzuweisung

Dateien werden vom Betriebssystem Speicherplätze zugewiesen. Betriebssysteme werden auf drei Hauptmethoden bereitgestellt, um Dateien Speicherplatz zuzuweisen.

Aneinandergrenzende Zuordnung
Verknüpfte Zuordnung
Indizierte Zuordnung

Aneinandergrenzende Zuordnung

Jede Datei belegt einen zusammenhängenden Adressraum auf der Festplatte.
Die zugewiesene Plattenadresse ist in linearer Reihenfolge.
Einfach zu implementieren.
Die externe Fragmentierung ist ein Hauptproblem bei dieser Art der Zuordnungstechnik.

Verknüpfte Zuordnung

Jede Datei enthält eine Liste von Links zu Plattenblöcken.
Das Verzeichnis enthält einen Link / Zeiger auf den ersten Block einer Datei.
Keine externe Fragmentierung
Wird effektiv in Dateien mit sequenziellem Zugriff verwendet.
Ineffizient bei Direktzugriffsdatei.

Indizierte Zuordnung

Bietet Lösungen für Probleme der zusammenhängenden und verknüpften Zuordnung.
Es wird ein Indexblock mit allen Zeigern auf Dateien erstellt.
Jede Datei verfügt über einen eigenen Indexblock, in dem die Adressen des von der Datei belegten Speicherplatzes gespeichert sind.
Das Verzeichnis enthält die Adressen der Indexblöcke von Dateien.